Teste de resistência ao impacto de materiais compósitos
1. Método de teste para impacto de baixa velocidade
A fim de simular o comportamento de impacto de materiais em condições reais, os pesquisadores propuseram um grande número de métodos experimentais.De acordo com a situação real do impacto, o impacto é geralmente dividido em impacto de alta velocidade e impacto de baixa velocidade.
O impacto de alta velocidade também é chamado de impacto balístico.Como o impacto de alta velocidade recebeu atenção significativa nos campos aeroespacial e militar, as pessoas realizaram muitas pesquisas experimentais sobre impacto de alta velocidade.O impacto de alta velocidade geralmente usa um projétil de pequena massa para atingir o material em uma velocidade maior e usa principalmente canhões de ar para lançar projéteis para estudar o comportamento de impacto de alta velocidade de materiais compostos, conforme mostrado na figura:
O teste de impacto de baixa velocidade geralmente simula o impacto de um objeto de grande massa na superfície do material em uma velocidade menor, como a queda acidental de uma ferramenta durante o reparo, e um dispositivo de teste de queda de peso é geralmente usado para testes experimentais. simulação.
Figura 2 Dispositivo de teste de martelo de queda
Os resultados da pesquisa mostram que a forma, a qualidade e a velocidade do projétil terão um impacto significativo no mecanismo de falha dos materiais compósitos.Por exemplo, os pesquisadores realizaram muitas pesquisas sobre a relação entre a forma da cabeça do martelo e o comportamento de impacto de materiais compostos.De um modo geral, quanto mais afiada a cabeça do martelo for usada, mais localizada será a faixa de dano de impacto do material, e o principal modo de falha muda de delaminação para falha e dano da matriz.Fibra quebra.
2. A influência de fatores ambientais no desempenho de impacto de baixa velocidade
As peças estruturais compostas precisam experimentar efeitos ambientais complexos durante o uso a longo prazo, como alta temperatura, baixa temperatura, calor úmido e ciclos térmicos.Estudos têm mostrado que sob a ação desses ambientes, as propriedades mecânicas dos materiais compósitos irão mudar significativamente.A ciclagem térmica geralmente reduz a resistência à flexão e à tração transversal do material compósito e gera um grande número de microfissuras na matriz.
Use principalmente testes de pré-tratamento ambiental e simulação ambiental para estudar o impacto dos efeitos ambientais.O chamado pré-tratamento ambiental consiste em colocar o material compósito a ser testado em um determinado ambiente para processamento prévio e, em seguida, submeter o material processado a um teste de impacto de baixa velocidade à temperatura ambiente.O teste de simulação ambiental é colocar o material composto na câmara ambiental durante o impacto.Este método é usado para estudar o desempenho do impacto dos componentes em diferentes ambientes de serviço.
3. O efeito das propriedades do material no desempenho do impacto em baixa velocidade
A fibra é amplamente utilizada como reforço na produção de materiais compósitos.Ao mesmo tempo, como principal portadora da carga, o desempenho da fibra tem um grande impacto na resistência geral ao impacto do material compósito.As fibras utilizadas na indústria aeroespacial incluem principalmentefibra de carbono, fibra de vidroe fibra Kevlar.Devido à fragilidade única da fibra de carbono, a resistência ao impacto dos compósitos com matriz de resina reforçada com fibra de carbono é mais fraca do que a da fibra de vidro e da fibra de Kevlar.
A matriz de materiais compósitos à base de resina reforçados com fibra desempenha um papel extremamente importante em materiais compósitos.A matriz de resina é indissociável seja para transmitir carga, manter a orientação das fibras ou manter a integridade do material.Os resultados do estudo mostram que, embora as propriedades mecânicas das resinas termofixas sejam melhores do que as resinas termoplásticas, a estrutura molecular reticulada das resinas termofixas as torna menos resistentes, o que as torna mais propensas a falhas sob carga de impacto.
A interface desempenha o papel de transferir carga para a fibra no material compósito, portanto, o desempenho da interface afetará o desempenho geral do material compósito.O material compósito com fraca interface de ligação entre a fibra e a matriz apresentará menor resistência e rigidez, e uma ligação muito forte tornará o material quebradiço.
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Horário da postagem: 14 de outubro de 2021